Projekte Novel Productivity Enhancement Concept for a Sustainable Utilization of a Geothermal Resource

Novel Productivity Enhancement Concept for a Sustainable Utilization of a Geothermal Resource

Im EU Projekt SURE, das im “European Strategic Energy Technology Plan” (SET-PLAN) eingebunden ist, soll untersucht werden, wie sich Anzahl und Effizienz von Geothermiebohrungen erhöhen lässt, bei gleichzeitiger Reduktion der Umweltbelastung, die mit dieser Art der Energiegewinnung verbunden ist. Hierfür stellt das “Radial Water Jet Drilling” Bohrverfahren einen vielversprechenden Ansatz dar.

Im SURE-Projekt soll die Anwendbarkeit eines Bohrverfahrens auf die Erschließung geothermischer Reservoire untersucht werden, welches Hochdruckwasser zur Herauslösung des Gesteins aus der Formation nutzt. Dieses Verfahren wird als „Radial Water Jet Drilling“ bezeichnet. Ausgehend von einer vorhandenen Bohrung werden weitere Horizontalstrecken (Laterals) in die Formation gebohrt, um Störungszonen im Abstand von derzeit 100 m anzuschließen. Dieses Konzept wurde von der Öl- und Gasindustrie adaptiert und stellt dort bereits eine umweltschonende Alternative zur hydraulischen oder säurebasierten Stimulierung von Formationen dar, um hochpermeable Zonen im Gestein zu erschließen. Im Rahmen der Geothermie soll dieses Bohrverfahren eine höhere Wirtschaftlichkeit bringen, was z.B. durch den Einsatz von mobilen und kostengünstigen Bohrgeräten, etwa „Coiled Tubing Rigs“, gegeben sein könnte. Die Anwendung dieses Bohrverfahrens zur Erschließung geothermischer Reservoire stellt eine Neuerung dar und wurde bisher nur in der Öl- und Gasindustrie getestet, und nicht unter Bedingungen, wie sie in einer geothermischen Formation vorzufinden sind. Um ein besseres Verständnis über die Wechselwirkung zwischen Bohrflüssigkeit und Formation zu erhalten, wird der Bohrprozess von verschiedenen Projektpartnern auf unterschiedlichen Ebenen untersucht. Auf der Mikroskala werden diejenigen Gesteinseigenschaften bestimmt, die notwendig sind, um den Abtragprozess durch Wasserstrahlen physikalisch beschreiben zu können, ebenso wie die Effektivität der zusätzlichen Zweige in der Formation im Vergleich zu herkömmlicher hydraulischer Stimulierung. Auf der Mesoskala wird der Bohrprozess an sich untersucht, indem unter Umgebungs- und simulierten Reservoirbedingungen Versuche durchgeführt werden. Auf Basis der gewonnen Erkenntnisse wird dann das Bohrverfahren optimiert und mit Hinblick auf die Erschließung geothermischer Formationen weiterentwickelt. Auf Ebene der Makroskala wird das „Radial Water Jet Drilling“ in einer echten Bohrung untersucht um festzustellen, ob sich permeable Gesteinszonen zuverlässig lokalisieren und anschließen lassen, und in wie weit sich die Produktivität der Lagerstätte steigern lässt. Begleitet werden die Untersuchungen auf Mikro-, Meso- und Makroskala durch die Entwicklung modellbasierter Simulationen und Methoden, deren Ergebnisse anhand der Auswertung der durchgeführten Experimente und Versuche verifiziert werden sollen.
Die Ergebnisse des SURE-Projekts können durch eine Steigerung der Effizienz eines geothermischen Reservoirs maßgeblichen Einfluss auf die Erschließung und Entwicklung von geothermalen Energiesystemen haben. Durch den technologischen Fortschritt im Bereich des „Radial Water Jet Drilling“ Bohrverfahrens, den verbesserten Anschluss hoch permeabler Gesteinsschichten und Strömungszonen an das Bohrloch, und die Reduktion der Umweltbelastung durch den Bohrprozess an sich, Wegfall von sog. Fracc Operationen bei gleichzeitiger Stimulierung des geothermischen Reservoirs, kann dies realisiert werden.

Beteiligte Hochschulen und Institute

Informationen zur Förderung und weitere Beteiligte

Förderkennzeichen: FKZ 654662