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Experimentelle mineralogisch-chemische und geomechanische Kombinationsuntersuchungen zur Wirkung unreiner CO2-Fluidströme auf Gesteine und Zemente im Injektionsbereich des Speichers
Projektbearbeiter:
Dr. Neumann, F. menezes, N.N.
Finanzierung:
Bund;
Im Bereich der Injektionsbohrung sind Wechselwirkungen zwischen den veränderlichen CO2-Strömen und den Bohrungszementen sowie den Speichergesteinen im Bohrungsumfeld als vergleichsweise dynamisch-veränderliche Reaktionen anzunehmen. Kommt es dabei zu Lösungs-, Umbildungs- und Ausfällungsreaktionen, so könnte dies zu maßgeblichen Veränderungen der Porosität und Permeabilität der Gesteine bzw. Bohrungszemente führen, falls die Wechselwirkungsreaktionen entsprechend stattfinden können. Die dabei zu erwartenden Porenraumveränderungen sollen im Projektteil der MLU in Experimenten in Autoklaven bzw. in einer Triaxialzelle simuliert und dann über Mikrostrukturbestimmungen aufgeklärt werden.Vor diesem Hintergrund sollen deshalb einige repräsentative Litho-Typen für die Experimente ausgewählt werden. 

Bei den Untersuchungen der hydraulischen Zementsysteme sollen Mineralumbildungen und kurzfristige Reaktionen verbunden mit mikrostrukturellen Veränderungen im Focus stehen. Es gilt zu klären, welchen Merkmalen des Mineralkornverbandes in den Spezialzementen und in den Speichergesteinen vorrangige Bedeutung zukommt, sei es für die An- oder Auflösung oder sei es für die Neubildung von Mineralphasen, für deren Phasenstabilität und den damit verknüpften Änderungen der Permeabilität, der Porosität und auch der mechanischen Stabilität. Letztere könnte im dynamisch sich ändernden Injektionsbohrungsumfeld relevante Veränderungen erfahren, welche zu mindestens modellhaft zu untersuchen sind.

 Wechselwirkungsprozessen im Porenraum der hydraulischen Bindemittelmatrizen (Zemente) und der Speichergesteine an denjenigen Stellen weiter zu verbessern, an denen voraussichtlich die größte Dynamik von Veränderung und Reaktion der mechanischen und chemisch-mineralogischen Beanspruchungen infolge der Reaktion durchströmender wässriger Salzlösungen und wechselnd zusammengesetzter CO2-Ströme mit ihren unterschiedlichen Begleitstoffen zu erwarten ist, nämlich im Umfeld der Injektionsstelle in der Bohrung.

Experimentell im Porenraum und Mineralbestand feststellbare Veränderungen sollen als Indikatoren für längerfristige Prozesse genutzt und interpretiert werden, und dann bei den notwendigen Modellbildungen angemessene Berücksichtigung finden. 

Schlagworte

CCS, CO2, CO2-speicherung, Mineralogie, Porenraum, Sandstein, Speichergestein

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